基于Nios II 软核处理器的SD卡接口设计（一）

接口电路图

1.5 NiosII的构建过程

首先要考虑到的是使用什么样的Nios II,Nios II分为几个等级，有标准内核和高速内核。由于本系统对速度的要求并不高，设计时采用了标准的Nios II内核。在速度和所占用的资源方面具有比较好的折中。采用Altera公司的SOPC Builder工具来进行构建，生成一个Nios II的标准内核。

接着要对选中的Nios标准内核进行配置，这里要考虑的问题是如何如何分配片内存储器和片外存储器的使用。片内存储器的资源是很宝贵的，所以要先确定系统运行所需要的片内ROM或RAM,在满足性能的条件下，尽可能使用较少的片内存储器。

对于一个实际的系统，光有片内存储器一般是不够的，尤其是考虑到要进行嵌入式操作系统的移植，所以还要增加片外存储器。Niso II通过Avalon总线和片外存储器以及外部设备连接。外部存储器件的类型包括SRAM、SDRAM、DDR2、Flash等，外部设备包括UART串行口等。本设计采用SDRAM.

接着是添加PIO端口，定义输入输出端口，主要的目的是用于Nios II读取数字量。Nios II所采用的时钟和FPGA 的时钟密切相关，一般是通过锁相环PLL 把外部输入的时钟进行倍频之后再送给Nios II来作为主频使用，同时外部设备也使用时钟信号。外部时钟信号为25MHz,而经过倍频后为50MHz.

至此，主要的配置过程就结束了。但是还是需要配置如下部分：

(1) 分配存储器和外部设备的基地址和中断请求优先级;

(2) 设定NiosII处理器的启动地址，本设计把片内存储器设定为Nios II的启动地址。

(3) 在生成NiosⅡ系统时，可以选择生成Verilog语言还是VHDL 语言，本设计采用VHDL语言进行设计;

(4) 最后生成的qsf文件，相当于整个工程的文件，但是关于配置管脚使用的部分，需要用户去生成。生成的方法可以在图形界面下配置，也可以通过写tcl文件的方法。写tcl文件的方法一般来讲，对于大型工程，还是比较方便的。

(5) 编译整个NiosⅡ系统，在Altera 提供的开发环境Quartus II 中进行编译。顶层设计文件可以使VHDL 也可以是原理图的形式。

(6) 采用JATG口进行下载，把生成的的SOF文件下载到FPGA里。

2系统软件设计

Altera公司为了用户方便使用Nios II来快速研制产品，提供了功能强大、易于使用的Nios II集成开发环境，与一般的嵌入式系统开发设计比较类似。在生成NiosII的过程中已经自动生成了需要使用的头文件(一般是C语言的头文件)，同时一般外围设备的驱动程序也可以生成。对于嵌入式操作系统，可以使用用户自己裁剪的ucLinux内核也可以使用Altera提供的操作系统内核。本设计使用Altera公司提供的Nios II 9.0版本的开发环境。